Remoción de la aberración cromática lateral en imágenes de microscopía óptica de campo claro

Abstract

"Here we present the development of a method to reduce lateral chromatic aberration in captured images of a student grade bright field microscope. Prior to the description of the main job, we show the development of a scanning laser control system using low-cost galvanometric mirrors. We present the design, implementation, and characterization of the electronic control system in a proportional-integral-derivative configuration, substantially improving the position of the beam in the plane of incidence of a four quadrants position sensor to perform a scan of light on it. In the second part, we present an efficient alternative to remove lateral chromatic aberration (LCA) in bright field light microscopy images. Our procedure is based on error calibration using time-sequential acquisition at different wavelengths, and error correction through digital image warping. Measurement of the displacements of fiducial marks in the red and green images relative to blue provide calibration factors that are subsequently used in test images to realign color channels digitally. We demonstrate quantitative improvement in the position and boundaries of objects in target slides and in the color content and morphology of specimens in stained biological samples. Our results show a reduction of LCA content on the X-axis from 0.7% to 0.09% and on the Y-axis from 0.7% to 0.03%, in both cases below the 0.1% level."

"En este documento se presenta el desarrollo de un método para reducir la aberración cromática lateral basado en la técnica de ajuste digital de imagen o image warping en imágenes capturadas de un microscopio de campo claro de grado estudiantil. Previo a la descripción del trabajo principal se relata el desarrollo de un sistema de control de barrido láser en el que se utilizan espejos galvanométricos de bajo costo. Se muestra el diseño, la implementación y la caracterización del control electrónico del sistema en una configuración Proporcional-Integral-Derivativo, lo que mejora substancialmente la posición del haz en el plano de incidencia de un sensor de posición de cuatro cuadrantes al realizar un barrido del haz en él. En la segunda parte presentamos una alternativa eficiente para eliminar la aberración cromática lateral en imágenes de microscopía de campo claro. Nuestro procedimiento se basa en la calibración de error usando la adquisición secuencial de imágenes con iluminación de diferentes longitudes de onda, y la corrección del error a través de la técnica de image warping. El cálculo de los desplazamientos de marcas fiduciarias en los canales rojo y verde respecto al canal azul proporcionaron los factores de calibración que se utilizaron posteriormente en imágenes de prueba para ajustar digitalmente los canales de color. Demostramos la mejora cuantitativa en la posición y límites de los objetos en imágenes con iluminación blanca, y además en el contenido de color en muestras biológicas con tinción. Los resultados muestran una reducción del contenido de aberración cromática en el eje-X desde 0.7% hasta 0.09% y en el eje-Y desde 0.71% hasta 0.03%, en ambos casos por debajo del nivel de 0.1%."